JP2002090368A - Device and method for manufacturing micro-array - Google Patents
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Abstract
Description
【0001】[0001]
【発明の属する技術分野】本発明は、基板上にプローブ
を含む液体のスポットをマトリックス状に高密度配置し
て成るマイクロアレイを製造するマイクロアレイの製造
装置および、該マイクロアレイの製造装置を用いてマイ
クロアレイを製造するマイクロアレイの製造方法に関す
るものである。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a microarray manufacturing apparatus for manufacturing a microarray in which liquid spots including probes are arranged in a matrix at high density on a substrate, and a microarray using the microarray manufacturing apparatus. The present invention relates to a method for manufacturing a microarray to be manufactured.
【0002】[0002]
【従来の技術】マイクロアレイの製造方法の従来技術と
しては、例えば特開平11−187900号公報に開示
されたものがある。この従来技術では、プローブを含む
液体試料をインクジェット法により液滴として固相(固
体基板)上に付着させることにより、プローブを含むス
ポットを固相上に形成するようにしている。以下、図1
0および図10のA−A線断面図である図11を用いて
上記従来技術によるマイクロアレイの製造方法の概略を
説明する。2. Description of the Related Art As a prior art of a method for manufacturing a microarray, for example, there is one disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. 11-187900. In this conventional technique, a spot containing a probe is formed on a solid phase by attaching a liquid sample containing a probe as droplets on a solid phase (solid substrate) by an inkjet method. Hereinafter, FIG.
An outline of a method for manufacturing a microarray according to the above-described conventional technique will be described with reference to FIG.
【0003】図10において、101は吐出液としての
プローブ(例えば核酸プローブ)を含む液体を吐出可能
に保持する液体供給系(ノズル)であり、103は該核
酸プローブが結合されるべき固相(例えば透明ガラス
板)であり、105はインクジェットヘッドの一種であ
って前記液体に熱エネルギーを付与して吐出させる機構
を備えるバブルジェット(登録商標)ヘッドであり、1
04はバブルジェットヘッド105から吐出された核酸
プローブを含む液体である。In FIG. 10, reference numeral 101 denotes a liquid supply system (nozzle) which holds a liquid containing a probe (eg, a nucleic acid probe) as a discharge liquid so as to be able to discharge the liquid, and 103 denotes a solid phase (to which the nucleic acid probe is to be bound). For example, a transparent glass plate) 105 is a type of ink jet head, and is a bubble jet (registered trademark) head having a mechanism for applying thermal energy to the liquid and discharging the liquid.
Reference numeral 04 denotes a liquid containing a nucleic acid probe discharged from the bubble jet head 105.
【0004】また、図11に示すバブルジェットヘッド
105において、107は吐出されるべき核酸プローブ
を含む液体であり、117は該液体に吐出エネルギーを
付与する発熱部を有する基板部分である。この基板部分
117は、酸化シリコン等で形成されている保護膜10
9と、アルミニウム等で形成されている電極111―1
および111―2と、ニクロム線等で形成されている発
熱抵抗体層113と、蓄熱層115と、放熱性の良好な
アルミナ等で形成されている支持体116とを含んでい
る。In the bubble jet head 105 shown in FIG. 11, reference numeral 107 denotes a liquid containing a nucleic acid probe to be discharged, and reference numeral 117 denotes a substrate portion having a heat generating portion for applying discharge energy to the liquid. This substrate portion 117 is provided with a protective film 10 made of silicon oxide or the like.
9 and an electrode 111-1 formed of aluminum or the like.
111-2, a heating resistor layer 113 formed of a nichrome wire or the like, a heat storage layer 115, and a support 116 formed of alumina or the like having good heat dissipation.
【0005】上記核酸プローブを含む液体107は吐出
オリフィス(吐出口)119まで到達しており、所定の
圧力によってメニスカス121を形成している。この状
態で電極111―1および111―2に電気信号を加え
ると、符号123で示す領域(発泡領域)が急激に発熱
し、この領域に接している液体107に気泡が発生す
る。その気泡の圧力によりメニスカスが吐出され、オリ
フィス119から液体107が吐出される。この吐出さ
れた液体107は、固相103の表面に向って飛翔す
る。The liquid 107 containing the nucleic acid probe reaches a discharge orifice (discharge port) 119 and forms a meniscus 121 under a predetermined pressure. When an electric signal is applied to the electrodes 111-1 and 111-2 in this state, a region (foaming region) indicated by reference numeral 123 generates heat rapidly, and bubbles are generated in the liquid 107 in contact with this region. The meniscus is discharged by the pressure of the bubble, and the liquid 107 is discharged from the orifice 119. The discharged liquid 107 flies toward the surface of the solid phase 103.
【0006】上記のような構造を備えるバブルジェット
ヘッドを用いて吐出可能な液体の量は、そのノズルのサ
イズ等によって異なるが、例えば4〜50ピコリットル
程度に制御することが可能であるため、高密度に核酸プ
ローブを配置させる手段として極めて有効である。な
お、上記従来技術の公報には、上述したバブルジェット
ヘッドに代えて、ピエゾ素子の振動圧を利用してノズル
内の液体を吐出するピエゾジェットヘッドを用いること
が可能であると記載されている。[0006] The amount of liquid that can be ejected using the bubble jet head having the above-described structure depends on the size of the nozzle and the like, but can be controlled to, for example, about 4 to 50 picoliters. This is extremely effective as a means for arranging nucleic acid probes at high density. Note that the above-mentioned prior art publication states that a piezo jet head that discharges a liquid in a nozzle by using the vibration pressure of a piezo element can be used instead of the above-described bubble jet head. .
【0007】[0007]
【発明が解決しようとする課題】上記従来技術は、微小
量のプローブ試料を高精度かつ高密度に固相基板上に配
置し得る利点を有しているが、液体を吐出するための気
泡以外に吐出ヘッド内に気泡が混入するおそれがあり、
吐出ヘッド内に気泡が混入した場合には吐出される液体
の量が変化したり液体の吐出ができなくなる場合があ
り、その場合、マイクロアレイのスポット径が不均一に
なるという問題が生じる。すなわち、上記従来技術にお
いては、液体試料の交換時や液体試料中の溶存酸素の気
化等によって流路内に気泡が混入することがあり、気泡
が混入した場合には液体を吐出するための圧力が混入し
た気泡によって減衰してしまい、吐出される液体の量が
変化してしまう。The above prior art has the advantage that a minute amount of probe sample can be arranged on a solid substrate with high accuracy and high density. Bubbles may be mixed in the ejection head
If bubbles are mixed in the ejection head, the amount of ejected liquid may change or the ejection of the liquid may not be possible. In this case, there is a problem that the spot diameter of the microarray becomes non-uniform. That is, in the above-described conventional technique, bubbles may be mixed into the flow path due to the exchange of the liquid sample or the vaporization of dissolved oxygen in the liquid sample, and when the bubbles are mixed, the pressure for discharging the liquid may be reduced. Is attenuated by the air bubbles mixed therein, and the amount of the liquid to be ejected changes.
【0008】本発明は、プローブを含む液体を吐出する
流路内に気泡が混入した場合であっても均一なスポット
径を有するマイクロアレイを製造し得るマイクロアレイ
製造装置および製造方法を提供することを目的とする。An object of the present invention is to provide a microarray manufacturing apparatus and a manufacturing method capable of manufacturing a microarray having a uniform spot diameter even when bubbles are mixed in a flow path for discharging a liquid containing a probe. And
【0009】[0009]
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、請求項1に記載の第1発明は、標的物質に対して特
異的に結合可能なプローブを含む液体を基板上に微小量
吐出することによりマイクロアレイを製造するマイクロ
アレイ製造装置において、前記液体をその内部の流路に
保持するとともに該流路の一端に吐出口を有する流路部
材と、前記流路部材を吐出方向に沿って進退移動させる
駆動手段と、吐出方向と直交する平面内において前記基
板および前記流路部材の相対位置関係を変化させる相対
移動手段とを備え、前記流路部材を前記駆動手段によっ
て吐出方向に沿って進退移動させることにより、前記流
路部材に保持された液体を前記吐出口から吐出するよう
にしたことを特徴とする。According to a first aspect of the present invention, a small amount of a liquid containing a probe capable of specifically binding to a target substance is discharged onto a substrate. A microarray manufacturing apparatus that manufactures a microarray by holding the liquid in a flow path inside the flow path member and having a discharge port at one end of the flow path; and moving the flow path member back and forth along a discharge direction. And a relative moving means for changing a relative positional relationship between the substrate and the flow path member in a plane orthogonal to the discharge direction, and moving the flow path member in the discharge direction by the drive means. In this way, the liquid held in the flow path member is discharged from the discharge port.
【0010】上記目的を達成するため、請求項2に記載
の第2発明は、前記液体を前記流路部材に供給するため
の液体容器であって、前記液体を液面が大気に開放され
るように収容する液体容器をさらに備え、前記流路部材
の流路の他端を開放端として、該開放端を前記液体容器
内の液体に浸漬するように構成し、毛細管現象により前
記液体容器から前記流路部材内に前記液体が供給される
ようにしたことを特徴とする。To achieve the above object, a second invention according to claim 2 is a liquid container for supplying the liquid to the flow path member, wherein the liquid surface of the liquid is opened to the atmosphere. Further comprising a liquid container that accommodates the liquid container, the other end of the flow path of the flow path member is an open end, the open end is configured to be immersed in the liquid in the liquid container, and from the liquid container by capillary action. The liquid is supplied into the flow path member.
【0011】請求項3に記載の第3発明は、前記相対移
動手段は、前記基板を移動させることにより前記基板お
よび前記流路部材の相対位置関係を変化させるように構
成されていることを特徴とする。According to a third aspect of the present invention, the relative moving means is configured to change a relative positional relationship between the substrate and the flow path member by moving the substrate. And
【0012】上記目的を達成するため、請求項4に記載
の第4発明は、第1発明〜第3発明の何れかのマイクロ
アレイ製造装置を用いてマイクロアレイを製造すること
を特徴とする。According to a fourth aspect of the present invention, a microarray is manufactured by using the microarray manufacturing apparatus according to any one of the first to third aspects.
【0013】第1発明では、標的物質に対して特異的に
結合可能なプローブを含む液体をその内部の流路に保持
するとともに該流路の一端に吐出口を有する流路部材を
駆動手段によって吐出方向に沿って進退移動させること
により、吐出方向に沿って進む方向に移動している流路
部材が停止したとき、該流路部材内の液体に慣性力が作
用して、流路内の液体に吐出方向へ向かう流れが発生
し、この流れにより吐出口から微小量の液滴が基板上に
吐出される。このような微小量の液滴の吐出を、相対移
動手段によって吐出方向と直交する平面内において基板
および流路部材の相対位置関係を変化させながら繰り返
すことにより、基板上の所望の位置に前記液体が吐出さ
れ、マイクロアレイが製造される。In the first invention, a liquid containing a probe capable of specifically binding to a target substance is held in a flow path therein, and a flow path member having a discharge port at one end of the flow path is driven by a driving means. By moving forward and backward along the discharge direction, when the flow path member moving in the direction to advance along the discharge direction stops, inertial force acts on the liquid in the flow path member, and A flow is generated in the liquid in the discharge direction, and a minute amount of droplets is discharged from the discharge port onto the substrate by the flow. The discharge of such a minute amount of liquid droplets is repeated by changing the relative positional relationship between the substrate and the flow path member in a plane perpendicular to the discharge direction by the relative moving means, so that the liquid is moved to a desired position on the substrate. Is discharged, and a microarray is manufactured.
【0014】第1発明によれば、前記液体に作用する慣
性力は流路内に気泡が存在する場合であってもその大き
さが変化しないので、気泡の有無に拘わらず一定量の液
体を一定速度で吐出することが可能である。そのため、
基板上に吐出される液体の吐出量および吐出位置の精度
を向上させることができる。また、前記流路部材はその
内部の流路に前記液体を保持しているため、該流路部材
の進退移動により液体に印加される圧力は吐出口近傍で
上昇することになるので、液体の吐出速度を大きくする
ことができる。According to the first aspect of the present invention, the inertial force acting on the liquid does not change its size even when bubbles are present in the flow path. It is possible to discharge at a constant speed. for that reason,
The accuracy of the discharge amount and the discharge position of the liquid discharged on the substrate can be improved. Further, since the flow path member holds the liquid in the flow path inside the flow path member, the pressure applied to the liquid by the forward / backward movement of the flow path member increases near the discharge port, so that the The discharge speed can be increased.
【0015】第2発明では、流路部材の内部に設けられ
た一端に吐出口を有する流路の他端は開放端になってお
り、この開放端を、標的物質に対して特異的に結合可能
なプローブを含む液体を前記流路部材に供給するための
液体容器であって前記液体を液面が大気に開放されるよ
うに収容する液体容器内の液体に浸漬するように構成し
たため、毛細管現象により前記液体容器から前記流路部
材内に前記液体が供給され、該液体がその内部の流路に
保持されることになる。この流路部材を駆動手段によっ
て吐出方向に沿って進退移動させることにより、吐出方
向に沿って進む方向に移動している流路部材が停止した
とき、該流路部材内の液体に慣性力が作用して、流路内
の液体に吐出方向へ向かう流れが発生し、この流れによ
り吐出口から微小量の液滴が基板上に吐出される。この
ような微小量の液滴の吐出を、相対移動手段によって吐
出方向と直交する平面内において基板および流路部材の
相対位置関係を変化させながら繰り返すことにより、基
板上の所望の位置に前記液体が吐出され、マイクロアレ
イが製造される。In the second aspect, the other end of the flow path provided inside the flow path member and having a discharge port at one end is an open end, and this open end is specifically bound to a target substance. A liquid container for supplying a liquid containing a possible probe to the flow channel member, wherein the liquid container is configured to be immersed in a liquid in a liquid container that accommodates the liquid so that the liquid surface is open to the atmosphere. Due to the phenomenon, the liquid is supplied from the liquid container into the flow path member, and the liquid is held in the flow path inside the liquid flow path member. By moving the flow path member forward and backward along the discharge direction by the driving means, when the flow path member moving in the direction proceeding along the discharge direction stops, the inertia force is applied to the liquid in the flow path member. As a result, a flow is generated in the liquid in the flow path in the discharge direction, and a minute amount of droplets is discharged from the discharge port onto the substrate by the flow. The discharge of such a minute amount of liquid droplets is repeated by changing the relative positional relationship between the substrate and the flow path member in a plane perpendicular to the discharge direction by the relative moving means, so that the liquid is moved to a desired position on the substrate. Is discharged, and a microarray is manufactured.
【0016】第2発明によれば、前記液体に作用する慣
性力は流路内に気泡が存在する場合であってもその大き
さが変化しないので、気泡の有無に拘わらず一定量の液
体を一定速度で吐出することが可能である。そのため、
基板上に吐出される液体の吐出量および吐出位置の精度
を向上させることができる。また、前記流路部材はその
内部の流路に前記液体を保持しているため、該流路部材
の進退移動により液体に印加される圧力は吐出口近傍で
上昇することになるので、液体の吐出速度を大きくする
ことができる。さらに、前記流路部材内の流路に前記液
体を導入するための液体供給機構が不要になるので、装
置の小型化や装置コストの低減が可能になる。According to the second aspect of the present invention, the inertial force acting on the liquid does not change its size even when bubbles are present in the flow path. It is possible to discharge at a constant speed. for that reason,
The accuracy of the discharge amount and the discharge position of the liquid discharged on the substrate can be improved. Further, since the flow path member holds the liquid in the flow path inside the flow path member, the pressure applied to the liquid by the forward / backward movement of the flow path member increases near the discharge port, so that the The discharge speed can be increased. Furthermore, since a liquid supply mechanism for introducing the liquid into the flow path in the flow path member is not required, the size of the apparatus can be reduced and the apparatus cost can be reduced.
【0017】第3発明によれば、前記相対移動手段によ
り前記基板および前記流路部材の相対位置関係を変化さ
せる際には、前記基板を移動させるが、前記流路部材は
移動させないので、相対位置関係を変化させる際に前記
流路部材の吐出口のメニスカス位置が変動して前記液体
の吐出位置精度に影響を与えるおそれがない。According to the third aspect, when changing the relative positional relationship between the substrate and the flow path member by the relative moving means, the substrate is moved, but the flow path member is not moved. When the positional relationship is changed, there is no possibility that the meniscus position of the discharge port of the flow path member fluctuates and affects the discharge position accuracy of the liquid.
【0018】第4発明によれば、第1発明〜第3発明の
何れかのマイクロアレイ製造装置を用いてマイクロアレ
イを製造するから、製造されたマイクロアレイは、上述
した第1発明〜第3発明の内の該当する作用効果を有す
るものとなる。According to the fourth aspect, the microarray is manufactured by using the microarray manufacturing apparatus according to any one of the first to third aspects. Therefore, the manufactured microarray is included in the first to third aspects described above. Has the corresponding effect.
【0019】[0019]
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を図面
に基づき詳細に説明する。図1は本発明の第1実施形態
のマイクロアレイ製造装置の構成を示す正面図であり、
図2(a),(b)はそれぞれ、本発明の第1実施形態
のマイクロアレイ製造装置の構成を示す上面図およびそ
のB部詳細図であり、図3は第1実施形態のマイクロア
レイ製造装置に搭載されている液体吐出ユニットの斜視
図であり、図4(a)〜(e)は第1実施形態の液体吐
出ユニットの液体吐出ヘッドによる液体吐出動作を説明
するための図であり、図5は第1実施形態の液体吐出ヘ
ッドの積層圧電素子の駆動波形を例示する図である。Embodiments of the present invention will be described below in detail with reference to the drawings. FIG. 1 is a front view showing the configuration of the microarray manufacturing apparatus according to the first embodiment of the present invention.
FIGS. 2A and 2B are a top view and a detailed view of a part B of the microarray manufacturing apparatus according to the first embodiment of the present invention, respectively. FIG. 3 shows the microarray manufacturing apparatus according to the first embodiment. FIGS. 4A to 4E are perspective views of the mounted liquid discharge unit, and FIGS. 4A to 4E are views for explaining a liquid discharge operation by the liquid discharge head of the liquid discharge unit of the first embodiment, and FIGS. FIG. 3 is a diagram illustrating a drive waveform of a laminated piezoelectric element of the liquid ejection head according to the first embodiment.
【0020】まず、本実施形態のマイクロアレイ製造装
置1の概略構成を図1、図2(a),(b)および図3
により説明する。本実施形態のマイクロアレイ製造装置
1には、図3に示す8本の液体吐出ヘッド20から成る
液体吐出ユニット71が、X,Y,Z方向(左右、前
後、上下方向)に移動可能なXYZロボット(相対移動
手段)72に搭載されており、それぞれの液体吐出ヘッ
ド20は、テフロン(登録商標)配管24(右端の1本
のみを図示し、他は図示を省略する)を介してシリンジ
ピストンポンプ25に接続されている。First, the schematic configuration of the microarray manufacturing apparatus 1 of the present embodiment is shown in FIGS. 1, 2 (a) and 2 (b) and FIG.
This will be described below. In the microarray manufacturing apparatus 1 of the present embodiment, an XYZ robot capable of moving a liquid discharge unit 71 including eight liquid discharge heads 20 shown in FIG. 3 in X, Y, and Z directions (left, right, front, back, and up and down). (Relative moving means) 72, and each liquid ejection head 20 is connected to a syringe piston pump via a Teflon (registered trademark) pipe 24 (only one at the right end is shown, and the others are not shown). 25.
【0021】シリンジピストンポンプ25には、前記テ
フロン配管24以外に液体供給タンク26に至る別の配
管が接続されており、この別の配管により、シリンジピ
ストンポンプ25は電磁弁27および送水ポンプ28を
介して液体供給タンク26に順次接続されている。液体
吐出ヘッド20とシリンジピストンポンプ25と液体供
給タンク26とは、概略同一高低位置に設置されてい
る。液体供給タンク26内には洗浄水となる水または脱
気されたイオン交換水が入っており、送水ポンプ28に
より、各配管24、シリンジピストンポンプ25および
液体吐出ヘッド20に洗浄水が充填供給されている。The syringe piston pump 25 is connected to another pipe to the liquid supply tank 26 in addition to the Teflon pipe 24. With this other pipe, the syringe piston pump 25 connects the solenoid valve 27 and the water supply pump 28. Via a liquid supply tank 26. The liquid ejection head 20, the syringe piston pump 25, and the liquid supply tank 26 are installed at substantially the same height. The liquid supply tank 26 contains cleaning water or degassed ion-exchanged water, and the water supply pump 28 fills and supplies cleaning water to each pipe 24, the syringe piston pump 25, and the liquid discharge head 20. ing.
【0022】液体吐出ヘッド20の上部には、駆動手段
である積層圧電素子29が設けられている。積層圧電素
子29の変位方向の一端(図示上端)は架台30に固定
されており、他端(図示下端)は流路部材31に固定さ
れている。積層圧電素子29は、その変位によって流路
部材31を吐出方向(Z方向)に進退移動させる。流路
部材31は、図3の右端の一部断面図に示すように、液
体導入口33と流路34とノズル35とから成り、流路
34はストレート部36とテーパ部37とから成る。液
体導入口33はテフロン配管24を介してシリンジピス
トンポンプ25に接続されている。流路34の概略寸法
は、ストレート部36が直径φ0.5mm〜φ4mm
で、長さが2mm〜15mmである。テーパ部37はス
トレート部36からノズル35に向かって形成されてお
り、テーパ角度は10度〜45度である。ノズル35の
直径はφ0.03mm〜φ0.15mmであり、長さは
0.05mm〜1mmである。Above the liquid discharge head 20, a laminated piezoelectric element 29 as a driving means is provided. One end (the upper end in the figure) of the laminated piezoelectric element 29 in the displacement direction is fixed to the gantry 30, and the other end (the lower end in the figure) is fixed to the flow path member 31. The multilayer piezoelectric element 29 moves the flow path member 31 forward and backward in the discharge direction (Z direction) by the displacement. The flow path member 31 includes a liquid inlet 33, a flow path 34, and a nozzle 35, and the flow path 34 includes a straight portion 36 and a tapered portion 37, as shown in a partial cross-sectional view at the right end of FIG. The liquid inlet 33 is connected to the syringe piston pump 25 via the Teflon pipe 24. The approximate size of the flow path 34 is such that the straight portion 36 has a diameter of φ0.5 mm to φ4 mm.
And the length is 2 mm to 15 mm. The tapered portion 37 is formed from the straight portion 36 toward the nozzle 35, and has a taper angle of 10 degrees to 45 degrees. The diameter of the nozzle 35 is φ0.03 mm to φ0.15 mm, and the length is 0.05 mm to 1 mm.
【0023】ノズル35の端面および外周面には低表面
エネルギー物質であるフッ素系材料による撥水層が設け
られている。積層圧電素子29と流路34との間は剛体
として形成されているため、積層圧電素子29の変位に
より流路34の容積が変化することはない。また、積層
圧電素子29の一端は架台30に固定されているため、
流路部材31全体が積層圧電素子29の変位に伴って移
動するようになっている。積層圧電素子29には、図示
しない駆動回路からリード線またはフレキシブル基板に
より後述するような所望の波形の電圧を印加するように
なっている。A water-repellent layer made of a fluorine-based material that is a low surface energy substance is provided on the end face and the outer peripheral face of the nozzle 35. Since the space between the laminated piezoelectric element 29 and the flow path 34 is formed as a rigid body, the displacement of the laminated piezoelectric element 29 does not change the volume of the flow path 34. Also, since one end of the laminated piezoelectric element 29 is fixed to the gantry 30,
The entire flow path member 31 moves according to the displacement of the laminated piezoelectric element 29. A voltage having a desired waveform as described later is applied to the laminated piezoelectric element 29 from a drive circuit (not shown) by a lead wire or a flexible substrate.
【0024】試料容器73は、図2(a)に示すように
横8列×縦12列から成る合計96個の孔を有してお
り、ベース上に6枚設置されている。それぞれの試料容
器73の孔には蛍光標識化された一本鎖DNAプローブ
を含んだDNA溶液が入っている。液体吐出ユニット7
1の液体吐出ヘッド20は、試料容器73の横8列の孔
のピッチと同一のピッチで並べられている。74は基板
として用いる多孔質のメンブレンフィルタであり、この
上に、後述する方法によってDNA溶液の微小液滴を2
次元マトリクス状に配置する。メンブレンフィルタ74
の寸法は5mm×5mm〜20mm×20mm(例えば
約8mm×8mm)であり、図示しない吸着装置によっ
て可動ステージ75上に複数枚が吸着固定されている。
本実施形態では、図2(b)の詳細図に示すように、1
28枚のメンブレンフィルタ74を設置するものとす
る。As shown in FIG. 2 (a), the sample container 73 has a total of 96 holes of 8 rows × 12 columns, and six samples are placed on the base. Each sample container 73 contains a DNA solution containing a fluorescently labeled single-stranded DNA probe in the hole. Liquid ejection unit 7
One liquid ejection head 20 is arranged at the same pitch as the pitch of the eight rows of holes of the sample container 73. Numeral 74 denotes a porous membrane filter used as a substrate, on which fine droplets of a DNA solution are deposited by a method described later.
They are arranged in a dimensional matrix. Membrane filter 74
Has a size of 5 mm × 5 mm to 20 mm × 20 mm (for example, about 8 mm × 8 mm), and a plurality of sheets are suction-fixed on the movable stage 75 by a suction device (not shown).
In the present embodiment, as shown in the detailed view of FIG.
It is assumed that 28 membrane filters 74 are installed.
【0025】図2に示す76は洗浄槽であり、この洗浄
槽76により液体吐出ユニット71の洗浄を行う。液体
吐出ユニット71は、XYZロボット72によって洗浄
槽76、試料容器73およびメンブレンフィルタ74の
各位置間を移動されて、各位置に位置決め停止されるこ
とになる。A cleaning tank 76 shown in FIG. 2 cleans the liquid discharge unit 71 using the cleaning tank 76. The liquid ejection unit 71 is moved between the positions of the cleaning tank 76, the sample container 73, and the membrane filter 74 by the XYZ robot 72, and is stopped at each position.
【0026】次に、本実施形態のマイクロアレイ製造装
置1によりマイクロアレイを製造する際の吸引動作時お
よび吐出動作時の作用を図4(a)〜(e)および図5
を用いて説明する。まず、吸引動作について説明する。
液体吐出ユニット71を洗浄槽76の上部に移動させ
て、それぞれの液体吐出ヘッド20の流路部材31のノ
ズル35を1mm〜2mmだけ洗浄槽76中に浸漬させ
てから電磁弁27を開放し、送水ポンプ28により液体
供給タンク26内の洗浄水を流路に送液して、流路34
の内周面とノズル35の外周面および端面とを洗浄水に
よって洗浄する。このように洗浄水を送液している間
に、シリンジピストンポンプ25を中点まで移動させ、
それによりシリンジピストンポンプ25内に洗浄水を充
填する。この状態で、電磁弁27を閉じてから、液体吐
出ヘッド20を洗浄槽76の上方に上昇させる。その
後、シリンジピストンポンプ25のピストンを所定量だ
け上方に移動させて、洗浄水をノズル35より吐出させ
る。その後、再びシリンジピストンポンプ25のピスト
ンを中点まで移動させ、所定量の空気を流路34内に吸
引する。Next, the operations during the suction operation and the discharge operation when the microarray is manufactured by the microarray manufacturing apparatus 1 of the present embodiment will be described with reference to FIGS.
This will be described with reference to FIG. First, the suction operation will be described.
The liquid discharge unit 71 is moved to the upper part of the cleaning tank 76, and the nozzle 35 of the flow path member 31 of each liquid discharge head 20 is immersed in the cleaning tank 76 by 1 mm to 2 mm, and then the electromagnetic valve 27 is opened. The wash water in the liquid supply tank 26 is sent to the flow channel by the water feed pump 28, and
And the outer peripheral surface and the end surface of the nozzle 35 are washed with washing water. While the washing water is being supplied, the syringe piston pump 25 is moved to the middle point,
As a result, the syringe piston pump 25 is filled with cleaning water. In this state, after closing the electromagnetic valve 27, the liquid discharge head 20 is raised above the cleaning tank 76. Thereafter, the piston of the syringe piston pump 25 is moved upward by a predetermined amount, and the washing water is discharged from the nozzle 35. Thereafter, the piston of the syringe piston pump 25 is moved to the middle point again, and a predetermined amount of air is sucked into the flow path 34.
【0027】次に、液体吐出ユニット71を試料容器7
3の上部に移動させて、それぞれの液体吐出ヘッド20
の流路部材31のノズル35から試料容器73内の孔に
入っているDNA溶液を流路34内に吸引する。流路内
に吸引されたDNA溶液は、図4(a)に示す空気層3
8によって洗浄水と分離された状態となっている。この
DNA溶液の吸引の終了後に、液体吐出ユニット71を
メンブレンフィルタ74上に移動させて位置決め停止さ
せ、そこで、メンブレンフィルタ74および液体吐出ユ
ニット71のXY平面内での相対位置関係を変化させる
ことにより吐出位置を微調整しながら、後述する方法に
よってメンブレンフィルタ74上にDNA溶液を吐出す
る。Next, the liquid discharge unit 71 is connected to the sample container 7.
3 to move the respective liquid ejection heads 20
The DNA solution in the hole in the sample container 73 is sucked into the flow channel 34 from the nozzle 35 of the flow channel member 31. The DNA solution sucked into the flow path is applied to the air layer 3 shown in FIG.
8 is separated from the washing water. After the suction of the DNA solution is completed, the liquid discharge unit 71 is moved onto the membrane filter 74 to stop positioning, and the relative positional relationship between the membrane filter 74 and the liquid discharge unit 71 in the XY plane is changed. While finely adjusting the ejection position, the DNA solution is ejected onto the membrane filter 74 by a method described later.
【0028】次に、吐出動作について説明する。液体吐
出ヘッド20の積層圧電素子29に図5に示すような波
形の電圧を印加する間、図4(a)のt<t1、電圧E
=E0のときの流路部材31のノズル35の先端の上下
方向の位置をAとすると、図4(b)のt1<t<t2
における電圧の緩やかな上昇に伴い、液体吐出ヘッド2
0は図中の下方向にゆっくりと変位し、図4(c)のt
=t2の直前では、積層圧電素子29には電圧E1に対
応する変位が生じ、その変位によりノズル35の先端は
Bの位置まで下降する。なお、上記位置Aおよび位置B
の間のストローク量は、例えば1〜10μmである。Next, the discharge operation will be described. While a voltage having a waveform as shown in FIG. 5 is applied to the laminated piezoelectric element 29 of the liquid discharge head 20, t <t1 in FIG.
Assuming that the vertical position of the tip of the nozzle 35 of the flow path member 31 when = E0 is A, t1 <t <t2 in FIG.
Liquid discharge head 2
0 is slowly displaced downward in the figure, and t in FIG.
Immediately before = t2, a displacement corresponding to the voltage E1 occurs in the laminated piezoelectric element 29, and the displacement causes the tip of the nozzle 35 to descend to the position B. The position A and the position B
Is, for example, 1 to 10 μm.
【0029】その後、図4(d)のt=t2において電
圧Eは瞬時にE0まで減少する。この電圧Eの急減に伴
い、液体吐出ヘッド20の流路部材31は下降から上昇
に転じて急激に図中上方向に移動する。この流路部材3
1の吐出方向(Z方向)に沿う進退移動の間、下降して
いる流路部材31がBの位置に停止したとき、流路部材
31の流路36内のDNA溶液には図中下方向の慣性力
が作用して下方向への流れが発生する。この流れによ
り、流路36の先端部の圧力が上昇し、ノズル35の端
面からDNA溶液の液滴がメンブレンフィルタ74上に
吐出される。この場合、吐出される液体の液量は、ノズ
ル径やDNA溶液の物性値や、駆動電圧波形等によって
異なるものとなるが、およそ0.1nl〜0.3μLで
ある。その後、図4(e)のt>t2において、液体吐
出ヘッド20は初期の位置に復帰する。Thereafter, at t = t2 in FIG. 4D, the voltage E instantaneously decreases to E0. With the rapid decrease of the voltage E, the flow path member 31 of the liquid discharge head 20 changes from descending to ascending and rapidly moves upward in the drawing. This flow path member 3
When the descending flow path member 31 stops at the position B during the reciprocating movement along the discharge direction (Z direction) 1, the DNA solution in the flow path 36 of the flow path member 31 is moved downward in the drawing. The inertial force acts to generate a downward flow. Due to this flow, the pressure at the distal end of the flow path 36 increases, and a droplet of the DNA solution is discharged onto the membrane filter 74 from the end face of the nozzle 35. In this case, the amount of the liquid to be discharged varies depending on the nozzle diameter, the physical property value of the DNA solution, the drive voltage waveform, and the like, but is about 0.1 nl to 0.3 μL. Thereafter, at t> t2 in FIG. 4E, the liquid ejection head 20 returns to the initial position.
【0030】上記のようにして吐出されるDNA溶液の
液滴の直径は約φ50μm〜φ200μmであり、この
ような液滴をメンブレンフィルタ74上に約150μm
〜400μmの間隔で吐出する。この場合、8本の液体
吐出ヘッド20からそれぞれのメンブレンフィルタ74
上に同時にDNA溶液を吐出した後、液体吐出ユニット
71を再び洗浄槽76の上部に移動し、そこで流路34
内に残ったDNA溶液を排出して、流路34および外周
面の洗浄を行う。以降、XYZロボット72によってX
Y平面内におけるメンブレンフィルタ74および液体吐
出ヘッド20の流路部材31の相対位置関係を変化させ
ながら上述した吸引動作、吐出動作および洗浄動作を繰
り返して、メンブレンフィルタ74上にDNA溶液の微
小液滴を75μm〜400μm間隔の2次元マトリック
ス状に吐出する。その際、メンブレンフィルタ74は多
孔質であるので、吐出されたDNA溶液はメンブレンフ
ィルタ74に浸透して、保持される。このようにしてマ
イクロアレイであるDNAプローブアレイが作成され
る。The diameter of the DNA solution droplet discharged as described above is about 50 μm to 200 μm, and such a droplet is placed on the membrane filter 74 by about 150 μm.
Discharge at intervals of up to 400 μm. In this case, the eight liquid ejection heads 20 separate the respective membrane filters 74 from each other.
After simultaneously discharging the DNA solution on the upper side, the liquid discharge unit 71 is moved again to the upper part of the washing tank 76, where the flow path 34
The DNA solution remaining inside is discharged, and the channel 34 and the outer peripheral surface are washed. Thereafter, the XYZ robot 72
By changing the relative positional relationship between the membrane filter 74 and the flow path member 31 of the liquid ejection head 20 in the Y plane, the above-described suction operation, ejection operation, and washing operation are repeated, and the fine droplets of the DNA solution are placed on the membrane filter 74. Are discharged in a two-dimensional matrix at intervals of 75 μm to 400 μm. At this time, since the membrane filter 74 is porous, the discharged DNA solution permeates the membrane filter 74 and is retained. Thus, a DNA probe array which is a microarray is prepared.
【0031】本実施形態によれば、液体吐出ヘッド20
の流路部材31の先端のノズル35からDNA溶液が慣
性力によって吐出され、この慣性力は流路34内に気泡
が存在していてもその大きさが変化しないので、流路3
4内の気泡の有無に拘わらず常に一定量のDNA溶液が
一定速度で吐出されることになり、均一なスポット径を
有するDNAプローブアレイを吐出位置精度良く製作す
ることができる。また、液体吐出ヘッド20の流路部材
31の進退移動により流路36の先端部の圧力が上昇す
るので、DNA溶液の吐出速度を増大させることができ
る。According to the present embodiment, the liquid discharge head 20
The DNA solution is ejected from the nozzle 35 at the tip of the flow path member 31 by the inertial force, and the inertia force does not change even if bubbles exist in the flow path 34.
A constant amount of the DNA solution is always discharged at a constant speed irrespective of the presence or absence of bubbles in the sample 4, and a DNA probe array having a uniform spot diameter can be manufactured with high discharge position accuracy. Further, since the pressure at the distal end of the flow path 36 increases due to the forward and backward movement of the flow path member 31 of the liquid discharge head 20, the discharge speed of the DNA solution can be increased.
【0032】なお、本実施形態では、マイクロアレイの
試料として一本鎖DNAプローブを用いたが、これに限
定されるものではなく、アレイを構成する試料として
は、例えば、リガンドや該リガンドに対するレセプタ、
特定のアミノ酸配列を有するオリゴまたはポリペプチ
ド、各種酵素、各種蛋白、抗原および抗体、特定塩基配
列を有するDNAあるいはRNA、またはPNA等を用
いてもよい。In this embodiment, a single-stranded DNA probe is used as a sample for the microarray. However, the present invention is not limited to this. Examples of the sample constituting the array include a ligand, a receptor for the ligand,
Oligo or polypeptide having a specific amino acid sequence, various enzymes, various proteins, antigens and antibodies, DNA or RNA having a specific base sequence, PNA or the like may be used.
【0033】また、本実施形態では、基板として多孔質
のメンブレンフィルタ74を用いたが、これに限定され
るものではなく、例えば、スライドガラス、シリコン基
板、プラスチック板、セラミックス板等を用いてもよ
い。ただし、隣接するプローブ間のコンタミネーション
を防止するためには、基板上に吐出されたプローブは所
定の位置に固定されることが望ましいが、プローブの試
料を固体基板上に固定するには、プローブおよび基板の
双方に、互いに反応可能な官能基を結合させておけばよ
い。このような方法は既にいくつかが公開されており、
例えば、プローブの末端にチオール(−SH)基を結合
させておき、基板表面がマレイミド基を有するように処
理しておくことで、基板表面に供給されたプローブのチ
オール基と基板表面のマレイミド基とが反応してプロー
ブが基板上に固定されるようにしてもよい。また、基板
上にエポキシ基を導入しておき、これとプローブの末端
のアミノ基とを反応させるようにしてもよい。In this embodiment, the porous membrane filter 74 is used as the substrate. However, the present invention is not limited to this. For example, a slide glass, a silicon substrate, a plastic plate, a ceramic plate, or the like may be used. Good. However, in order to prevent contamination between adjacent probes, it is desirable that the probe discharged onto the substrate be fixed at a predetermined position. A functional group capable of reacting with each other may be bonded to both the substrate and the substrate. Some of these methods have already been published,
For example, a thiol (-SH) group is bonded to the end of the probe, and the substrate surface is treated so as to have a maleimide group, whereby the thiol group of the probe supplied to the substrate surface and the maleimide group on the substrate surface are treated. May be reacted to fix the probe on the substrate. Alternatively, an epoxy group may be introduced on the substrate, and the epoxy group may be reacted with the amino group at the terminal of the probe.
【0034】図6および図7はそれぞれ、本発明の第2
実施形態のマイクロアレイ製造装置の構成を示す正面図
および上面図であり、上記第1実施形態と同一の部分に
は同一符号を付けてある。本実施形態のマイクロアレイ
製造装置2においては、メンブレンフィルタ74はXY
Zロボット72に支持されたフィルタベース77の下面
に複数枚吸着固定されており、上記第1実施形態とはメ
ンブレンフィルタ74の上下関係が逆転している。図6
の78は複数の液体吐出ヘッド79と試料容器73とを
一体化した吐出ユニットである。以下、吐出ユニット7
8の詳細構成を図8により説明する。FIGS. 6 and 7 show the second embodiment of the present invention, respectively.
3A and 3B are a front view and a top view showing the configuration of the microarray manufacturing apparatus according to the embodiment, and the same parts as those in the first embodiment are denoted by the same reference numerals. In the microarray manufacturing apparatus 2 of the present embodiment, the membrane filter 74 is XY
A plurality of sheets are suction-fixed to the lower surface of a filter base 77 supported by the Z robot 72, and the vertical relationship of the membrane filter 74 is reversed from that of the first embodiment. FIG.
Reference numeral 78 denotes a discharge unit in which a plurality of liquid discharge heads 79 and a sample container 73 are integrated. Hereinafter, the discharge unit 7
8 will be described in detail with reference to FIG.
【0035】図8において、試料容器73はDNA溶液
を流路部材82に供給するための液体容器であり、DN
A溶液を液面が大気に開放されるように収容する。この
試料容器73は、横8列×縦12列から成る合計96個
の孔を有しており、各孔には蛍光標識化された一本鎖D
NAプローブを含んだDNA溶液が入っており、ユニッ
トベース80上の所定位置に固定されている。81は液
体吐出ヘッド79のベースとなる吐出ヘッドベースであ
り、コの字型断面形状になっており、試料容器73を覆
うようにユニットベース80上にネジで締結固定されて
いる。In FIG. 8, a sample container 73 is a liquid container for supplying a DNA solution to the flow path member 82,
Solution A is stored such that the liquid surface is open to the atmosphere. This sample container 73 has a total of 96 holes of 8 rows × 12 columns, and each hole has a single-stranded fluorescently labeled D
A DNA solution containing an NA probe is contained therein, and is fixed at a predetermined position on the unit base 80. Reference numeral 81 denotes a discharge head base serving as a base of the liquid discharge head 79, which has a U-shaped cross-sectional shape, and is fixedly fastened to the unit base 80 with screws so as to cover the sample container 73.
【0036】液体吐出ヘッド79は、図9(a)の断面
図に示すように、流路部材82と、該流路部材82を駆
動する駆動手段である積層圧電素子29と、積層圧電素
子29と流路部材82とを剛体的に連結する連結部材8
3とにより構成されている。流路部材82の内部には流
路84が形成されており、流路部材82の流路84の上
端にはノズル85が形成されている。ノズル85からテ
ーパ部86を経てストレート部87が形成されている。
また、流路84の内表面には酸化チタンがコーティング
されており、親水性の表面となっている。流路部材82
の流路84の下端82aは開放端となっており、この下
端82aは試料容器73の孔の内部のDNA容液に浸漬
されているため、試料容器73の各孔内のDNA溶液
は、毛細管現象によって流路84内に吸引されて保持さ
れている。流路84の表面は酸化チタンによって表面エ
ネルギーが特に高くなっているので、DNA溶液は毛細
管現象によって流路84に吸い上げられ、流路84内の
全てを充填する。As shown in the sectional view of FIG. 9A, the liquid discharge head 79 includes a flow path member 82, a laminated piezoelectric element 29 which is a driving means for driving the flow path member 82, and a laminated piezoelectric element 29. Member 8 for rigidly connecting the flow path member 82 and the flow path member 82
3. A flow path 84 is formed inside the flow path member 82, and a nozzle 85 is formed at an upper end of the flow path 84 of the flow path member 82. A straight portion 87 is formed from the nozzle 85 via a tapered portion 86.
The inner surface of the flow channel 84 is coated with titanium oxide to provide a hydrophilic surface. Channel member 82
The lower end 82a of the flow path 84 is an open end, and since the lower end 82a is immersed in the DNA solution inside the hole of the sample container 73, the DNA solution in each hole of the sample container 73 is a capillary. It is sucked and held in the flow path 84 by the phenomenon. Since the surface energy of the flow channel 84 is particularly high due to titanium oxide, the DNA solution is sucked up by the flow channel 84 by capillary action, and fills the entire flow channel 84.
【0037】積層圧電素子29の分極方向の一端(図示
下端)は吐出ヘッドベース81上に接着固定されてお
り、他端(図示上端)は連結部材83を介して流路部材
82に固定されており、積層圧電素子29が伸縮するこ
とによって、流路部材82全体が吐出方向(図中上下方
向;Z方向)に進退移動するようになっている。1つの
吐出ユニット78には合計96本の液体吐出ヘッド79
が設けられており、このような吐出ユニット78がベー
ス88の所定位置に4個配置されている。なお、各積層
圧電素子29には、図示しない駆動回路からコネクタお
よびリード線を介して所望の電圧が印加されるようにな
っている。One end (lower end in the drawing) of the laminated piezoelectric element 29 in the polarization direction is adhered and fixed on the discharge head base 81, and the other end (the upper end in the drawing) is fixed to the flow path member 82 via the connecting member 83. In addition, when the laminated piezoelectric element 29 expands and contracts, the entire flow path member 82 moves forward and backward in the discharge direction (vertical direction in the drawing; Z direction). One ejection unit 78 has a total of 96 liquid ejection heads 79.
Are provided, and four such discharge units 78 are arranged at predetermined positions of the base 88. A desired voltage is applied to each laminated piezoelectric element 29 from a drive circuit (not shown) via a connector and a lead wire.
【0038】メンブレンフィルタ74はXYZロボット
72によって各吐出ユニット78上に移動配置され、そ
れによりXY平面内におけるメンブレンフィルタ74お
よび各吐出ユニット78の液体吐出ヘッド79の相対位
置関係が調整される。メンブレンフィルタ74および液
体吐出ヘッド79のノズル85の距離は、およそ0.5
mm〜2mmである。The membrane filter 74 is moved and arranged on each discharge unit 78 by the XYZ robot 72, whereby the relative positional relationship between the membrane filter 74 and the liquid discharge head 79 of each discharge unit 78 in the XY plane is adjusted. The distance between the membrane filter 74 and the nozzle 85 of the liquid ejection head 79 is approximately 0.5
mm to 2 mm.
【0039】次に、本実施形態のマイクロアレイ製造装
置2によりマイクロアレイを製造する際の吸引動作時お
よび吐出動作時の作用を図6,図7を用いて説明する。
まず、吸引動作について説明する。図6において、ま
ず、XYZロボット72によってメンブレンフィルタ7
4を所望の液体吐出ヘッド79の上方約1mmの位置に
移動させて位置決め固定する。次に、前記液体吐出ヘッ
ド79の積層圧電素子29に前述した図5の駆動電圧波
形を印加して、上記第1実施形態と同様な作用によっ
て、ノズル85より流路84に保持されているDNA溶
液を上方に配置されているメンブレンフィルタ74に向
けて微小な液滴として吐出する。Next, the operations during the suction operation and the discharge operation when the microarray is manufactured by the microarray manufacturing apparatus 2 of the present embodiment will be described with reference to FIGS.
First, the suction operation will be described. In FIG. 6, first, the XYZ robot 72 controls the membrane filter 7.
4 is moved to a position about 1 mm above a desired liquid ejection head 79 and positioned and fixed. Next, the drive voltage waveform of FIG. 5 described above is applied to the laminated piezoelectric element 29 of the liquid ejection head 79, and the DNA held in the flow path 84 from the nozzle 85 by the same operation as in the first embodiment. The solution is discharged as fine droplets toward the membrane filter 74 disposed above.
【0040】このとき、吐出される液滴の飛行速度は重
力の影響により減少するが、ノズル85およびメンブレ
ンフィルタ74間の距離(例えば約1mm)に対し吐出
される液滴の速度が3m/s〜10m/sと十分速いた
め、吐出される液滴は確実にメンブレンフィルタ74上
に着弾する。なお、吐出されるDNA溶液の液滴の大き
さは直径φ30μm〜φ300μmであり、メンブレン
フィルタ74は多孔質であるので、吐出されるDNA溶
液はメンブレンフィルタ74に浸透して保持される。そ
の後、メンブレンフィルタ74を図7に示すXY方向に
2次元マトリクス状に移動させながら、それぞれの位置
において液体吐出ヘッド79からDNA溶液を吐出し、
DNA溶液の微小スポットをマトリクス状かつ高密度に
メンブレンフィルタ74上に配置することによりDNA
プローブアレイを作成する。At this time, the flying speed of the discharged droplet is reduced by the influence of gravity, but the speed of the discharged droplet is 3 m / s with respect to the distance (for example, about 1 mm) between the nozzle 85 and the membrane filter 74. Since the speed is sufficiently high at 10 to 10 m / s, the ejected droplets surely land on the membrane filter 74. The size of the droplet of the DNA solution to be discharged is from φ30 μm to φ300 μm in diameter. Since the membrane filter 74 is porous, the discharged DNA solution permeates and is retained in the membrane filter 74. Thereafter, while moving the membrane filter 74 in a two-dimensional matrix in the XY directions shown in FIG. 7, the DNA solution is discharged from the liquid discharge head 79 at each position,
By arranging minute spots of the DNA solution in a matrix and at a high density on the membrane filter 74,
Create a probe array.
【0041】なお、予めメンブレンフィルタ74の移動
手順と、液体吐出ヘッド79の吐出タイミングとを決定
しておけば、上記動作は自動的に行うことができる。ま
た、吐出ユニット78は、試料容器73と吐出ヘッドベ
ース81とに分解して洗浄することにより、繰り返し使
用することができる。また、複数の吐出ユニット78を
準備しておけば、吐出ユニットの洗浄とプローブアレイ
の作成とを同時に行うことができる。If the procedure for moving the membrane filter 74 and the discharge timing of the liquid discharge head 79 are determined in advance, the above operation can be performed automatically. The ejection unit 78 can be repeatedly used by disassembling and cleaning the sample container 73 and the ejection head base 81. If a plurality of ejection units 78 are prepared, cleaning of the ejection units and creation of the probe array can be performed simultaneously.
【0042】本実施形態によれば、上記第1実施形態の
効果が得られる上に、以下の効果が得られる。すなわ
ち、本実施形態では、流路部材82内の流路84のノズ
ル85を設けた端部と対抗する端部を開放端82aとし
て、その開放端82aを、液面が大気に開放されるよう
にDNA溶液を収容する試料容器73のDNA溶液内に
浸漬するように構成して、毛細管現象により試料容器7
3から流路部材82内にDNA溶液が供給されて流路8
4に保持されるようにしたため、DNA溶液を吸引する
必要がなく、流路部材82内の流路84にDNA溶液を
導入するための液体供給機構(配管、シリンジピストン
ポンプ、電磁弁等)が不要になり、装置の小型化や装置
コストの低減が可能になる。According to the present embodiment, the following effects are obtained in addition to the effects of the first embodiment. That is, in the present embodiment, the end opposite to the end provided with the nozzle 85 of the flow path 84 in the flow path member 82 is set as the open end 82a, and the open end 82a is set so that the liquid surface is opened to the atmosphere. The sample container 73 is configured to be immersed in the DNA solution of the sample container 73 containing the DNA solution.
The DNA solution is supplied into the flow path member 82 from the flow path 3 and the flow path 8
4, it is not necessary to suck the DNA solution, and a liquid supply mechanism (piping, syringe piston pump, solenoid valve, etc.) for introducing the DNA solution into the flow path 84 in the flow path member 82 is provided. This eliminates the need for the device, and makes it possible to reduce the size and cost of the device.
【0043】さらに、本実施形態では流路84の洗浄工
程とDNA溶液の吐出工程とを別工程で並行して行うこ
とができるので、短時間にプローブアレイを作成するこ
とが可能になる。また、上記第1実施形態では液体吐出
ユニット71が移動する際に、テフロン配管24や流路
34に保持されている洗浄水やDNA溶液に加速度が加
わるため、ノズル35におけるメニスカスが変動する結
果、吐出精度に影響を与える可能性があるが、本実施形
態によれば、DNA溶液を保持している部分は常に固定
されているので、メニスカスが変動することはなく、吐
出精度を向上させることが可能になる。また、本実施形
態では液体吐出ヘッド79を固定してメンブレンフィル
タ74の方を移動させるようにしているため、メンブレ
ンフィルタ74の移動速度を上記第1実施形態よりも速
くすることができ、マイクロアレイの作成時間を上記第
1実施形態よりも短縮することができる。Furthermore, in the present embodiment, the step of cleaning the flow path 84 and the step of discharging the DNA solution can be performed in parallel in separate steps, so that a probe array can be formed in a short time. In addition, in the first embodiment, when the liquid discharge unit 71 moves, acceleration is applied to the washing water and the DNA solution held in the Teflon pipe 24 and the flow path 34, so that the meniscus in the nozzle 35 fluctuates. Although the ejection accuracy may be affected, according to this embodiment, the portion holding the DNA solution is always fixed, so that the meniscus does not fluctuate and the ejection accuracy can be improved. Will be possible. Further, in the present embodiment, since the liquid discharge head 79 is fixed and the membrane filter 74 is moved, the moving speed of the membrane filter 74 can be higher than in the first embodiment, and the microarray The creation time can be reduced as compared with the first embodiment.
【0044】なお、本実施形態では、図9(a)に示す
ように試料容器73の液面上に流路部材82をほぼ垂直
に立てる構成としているが、これに限定されるものでは
なく、例えば図9(b)に示すように、試料容器73の
側面に流路部材82を水平面に対し若干の角度を持つよ
うに斜めに立てる構成としてもよい。その場合、XYZ
ロボット72による液体吐出ヘッド79の支持方向も対
応するように変更することになる。In this embodiment, as shown in FIG. 9 (a), the flow path member 82 is set up substantially vertically on the liquid surface of the sample container 73. However, the present invention is not limited to this. For example, as shown in FIG. 9B, a configuration may be adopted in which the flow path member 82 is erected on the side surface of the sample container 73 so as to have a slight angle with respect to the horizontal plane. In that case, XYZ
The support direction of the liquid ejection head 79 by the robot 72 will also be changed to correspond.
【0045】[0045]
【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
流路内に気泡が混入した場合であっても均一なスポット
径を有するマイクロアレイを製造し得るマイクロアレイ
製造装置および製造方法を提供することができる。As described above, according to the present invention,
It is possible to provide a microarray manufacturing apparatus and a manufacturing method capable of manufacturing a microarray having a uniform spot diameter even when bubbles are mixed in the flow path.
【図1】 本発明の第1実施形態のマイクロアレイ製造
装置の構成を示す正面図である。FIG. 1 is a front view illustrating a configuration of a microarray manufacturing apparatus according to a first embodiment of the present invention.
【図2】 (a),(b)はそれぞれ、本発明の第1実
施形態のマイクロアレイ製造装置の構成を示す上面図お
よびそのB部詳細図である。FIGS. 2 (a) and 2 (b) are a top view and a detailed view of a portion B, respectively, showing the configuration of the microarray manufacturing apparatus according to the first embodiment of the present invention.
【図3】 第1実施形態のマイクロアレイ製造装置に搭
載されている液体吐出ユニットの斜視図である。FIG. 3 is a perspective view of a liquid discharge unit mounted on the microarray manufacturing apparatus of the first embodiment.
【図4】 (a)〜(e)は第1実施形態の液体吐出ユ
ニットの液体吐出ヘッドによる液体吐出動作を説明する
ための図である。FIGS. 4A to 4E are views for explaining a liquid discharge operation by a liquid discharge head of the liquid discharge unit of the first embodiment.
【図5】 第1実施形態の液体吐出ヘッドの積層圧電素
子の駆動波形を例示する図である。FIG. 5 is a diagram illustrating a drive waveform of a laminated piezoelectric element of the liquid ejection head according to the first embodiment.
【図6】 本発明の第2実施形態のマイクロアレイ製造
装置の構成を示す正面図である。FIG. 6 is a front view illustrating a configuration of a microarray manufacturing apparatus according to a second embodiment of the present invention.
【図7】 本発明の第2実施形態のマイクロアレイ製造
装置の構成を示す上面図である。FIG. 7 is a top view illustrating a configuration of a microarray manufacturing apparatus according to a second embodiment of the present invention.
【図8】 第2実施形態の吐出ユニットの詳細構成を示
す図である。FIG. 8 is a diagram illustrating a detailed configuration of a discharge unit according to a second embodiment.
【図9】 (a)は第2実施形態の液体吐出ヘッドの断
面図であり、(b)はその変形例を示す図である。FIG. 9A is a cross-sectional view of a liquid ejection head according to a second embodiment, and FIG. 9B is a diagram illustrating a modification thereof.
【図10】 従来のマイクロアレイの製造方法を説明す
るための斜視図である。FIG. 10 is a perspective view for explaining a conventional method for manufacturing a microarray.
【図11】 図10のA−A線断面図である。11 is a sectional view taken along line AA of FIG.
1,2 マイクロアレイ製造装置 20 液体吐出ヘッド 24 テフロン配管 25 シリンジピストンポンプ 26 液体供給タンク 27 電磁弁 28 送水ポンプ 29 積層圧電素子(駆動手段) 30 架台 31 流路部材 33 液体導入口 34 流路 35 ノズル 36 ストレート部 37 テーパ部 38 空気層 71 液体吐出ユニット 72 XYZロボット(相対移動手段) 73 試料容器 74 メンブレンフィルタ(基板) 75 可動ステージ 76 洗浄槽 77 フィルタベース 78 吐出ユニット 79 液体吐出ヘッド 80 ユニットベース 81 吐出ヘッドベース 82 流路部材 82a 下端 83 連結部材 84 流路 85 ノズル 86 テーパ部 87 ストレート部 88 ベース 1, 2 Microarray manufacturing apparatus 20 Liquid discharge head 24 Teflon piping 25 Syringe piston pump 26 Liquid supply tank 27 Solenoid valve 28 Water supply pump 29 Multilayer piezoelectric element (drive means) 30 Frame 31 Flow path member 33 Liquid introduction port 34 Flow path 35 nozzle 36 Straight part 37 Tapered part 38 Air layer 71 Liquid discharge unit 72 XYZ robot (relative moving means) 73 Sample container 74 Membrane filter (substrate) 75 Movable stage 76 Cleaning tank 77 Filter base 78 Discharge unit 79 Liquid discharge head 80 Unit base 81 Discharge head base 82 Flow path member 82a Lower end 83 Connecting member 84 Flow path 85 Nozzle 86 Tapered part 87 Straight part 88 Base
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 FI テーマコート゛(参考) G01N 33/543 525 G01N 35/02 F 35/02 37/00 102 35/10 C12N 15/00 F 37/00 102 G01N 35/06 A Fターム(参考) 2G058 AA09 CC09 EA03 EA11 EB00 ED02 ED07 ED16 GA02 4B024 AA19 BA80 CA01 HA12 HA19 4B029 AA27 BB15 BB16 BB17 BB20 CC03 CC10 CC11 4B063 QA01 QA18 QQ42 QQ52 QR32 QR56 QR84 QS34 QS36 QS39 QX02 ──────────────────────────────────────────────────続 き Continued on the front page (51) Int.Cl. 7 Identification symbol FI Theme coat ゛ (Reference) G01N 33/543 525 G01N 35/02 F 35/02 37/00 102 35/10 C12N 15/00 F 37 / 00 102 G01N 35/06 A F-term (Reference) 2G058 AA09 CC09 EA03 EA11 EB00 ED02 ED07 ED16 GA02 4B024 AA19 BA80 CA01 HA12 HA19 4B029 AA27 BB15 BB16 BB17 BB20 CC03 CC10 CC11 4B063 QA01 Q52 QA18Q52
Claims (4)
ローブを含む液体を基板上に微小量吐出することにより
マイクロアレイを製造するマイクロアレイ製造装置にお
いて、 前記液体をその内部の流路に保持するとともに該流路の
一端に吐出口を有する流路部材と、 前記流路部材を吐出方向に沿って進退移動させる駆動手
段と、 吐出方向と直交する平面内において前記基板および前記
流路部材の相対位置関係を変化させる相対移動手段とを
備え、 前記流路部材を前記駆動手段によって吐出方向に沿って
進退移動させることにより、前記流路部材に保持された
液体を前記吐出口から吐出するようにしたことを特徴と
するマイクロアレイ製造装置1. A microarray manufacturing apparatus for manufacturing a microarray by discharging a small amount of a liquid containing a probe capable of specifically binding to a target substance onto a substrate, wherein the liquid is held in a flow path inside the microarray. A flow path member having a discharge port at one end of the flow path; a driving unit for moving the flow path member back and forth in a discharge direction; and a relative position of the substrate and the flow path member in a plane orthogonal to the discharge direction. Relative movement means for changing the positional relationship, wherein the liquid held in the flow path member is discharged from the discharge port by moving the flow path member forward and backward along the discharge direction by the driving means. Microarray manufacturing apparatus characterized by the following:
の液体容器であって、前記液体を液面が大気に開放され
るように収容する液体容器をさらに備え、 前記流路部材の流路の他端を開放端として、該開放端を
前記液体容器内の液体に浸漬するように構成し、 毛細管現象により前記液体容器から前記流路部材内に前
記液体が供給されるようにしたことを特徴とする請求項
1記載のマイクロアレイ製造装置。2. A liquid container for supplying the liquid to the flow path member, the liquid container storing the liquid such that the liquid surface is open to the atmosphere. The other end of the passage is an open end, the open end is immersed in the liquid in the liquid container, and the liquid is supplied from the liquid container into the flow path member by capillary action. The microarray manufacturing apparatus according to claim 1, wherein:
せることにより前記基板および前記流路部材の相対位置
関係を変化させるように構成されていることを特徴とす
る請求項2記載のマイクロアレイ製造装置。3. The microarray manufacturing according to claim 2, wherein the relative moving means is configured to change the relative positional relationship between the substrate and the flow path member by moving the substrate. apparatus.
ロアレイ製造装置を用いてマイクロアレイを製造するこ
とを特徴とするマイクロアレイの製造方法。4. A method for manufacturing a microarray, comprising manufacturing a microarray using the microarray manufacturing apparatus according to claim 1.
Priority Applications (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2000284854A JP2002090368A (en) | 2000-09-20 | 2000-09-20 | Device and method for manufacturing micro-array |
| US09/784,977 US7160511B2 (en) | 2000-02-18 | 2001-02-16 | Liquid pipetting apparatus and micro array manufacturing apparatus |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2000284854A JP2002090368A (en) | 2000-09-20 | 2000-09-20 | Device and method for manufacturing micro-array |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2002090368A true JP2002090368A (en) | 2002-03-27 |
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ID=18769006
Family Applications (1)
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Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2002090368A (en) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN103389366A (en) * | 2012-05-09 | 2013-11-13 | 深圳中科强华科技有限公司 | Sampling tube holding device and sampling tube replacement method |
| CN112657441A (en) * | 2020-12-03 | 2021-04-16 | 英诺维尔智能科技(苏州)有限公司 | Application method of array reactor |
-
2000
- 2000-09-20 JP JP2000284854A patent/JP2002090368A/en not_active Withdrawn
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